43265字硕士毕业论文诺敏流域径流变化规律及预测方法研究综述

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：43265字

论点：径流,水文,水资源

论文概述：

本文是硕士毕业论文，本文以诺敏河流域径流序列为研究对象，在分析其统计特征、年内年际变化规律的基础上，重点分析了序列的趋势性、周期性和突变性，并对月径流量和年径流量进行了动

论文正文：

介绍

1.1研究的目的和意义

水是生命的源泉、生产的必要性和生态学的基础(1)。在自然界中，水资源在生物体的结构和组成、生命活动和生态系统中起着至关重要的作用，是不可替代的资源。水资源是世界上最丰富、分布最广的自然资源。消费也远远超过其他资源，是世界上最发达和利用最多的资源。然而，自20世纪70年代以来，随着世界人口的不断增长和社会经济的快速发展，全球用水量迅速增加，水资源污染日益严重。众所周知，中国的水资源总量不小，但可利用的淡水资源仅占世界总量的8%。由于人口基数大，中国人均水资源量低，仅占世界人均径流量的25%，被列为世界13个缺水国家之一。耕地的平均径流量约为世界平均水平的80%。特别是随着城市需水量的增长和水质的逐渐下降，再加上水资源的浪费和水污染，农业用水量的比重逐年下降，导致水资源供需矛盾日益加剧。此外，我国水资源的区域分布极不均衡，从东南沿海到西北内陆的递减差异很大。由此可见，我国的水资源问题已经非常突出，尤其是水资源短缺、水环境污染和干旱灾害等问题，严重影响了我国社会经济的发展，成为其重要的制约因素。

随着人们对上述问题认识的加深，水问题的严重性和重要性受到了广泛关注。河流径流作为水资源最重要的来源之一，是水资源合理利用和优化配置的重要依据，径流变化在整个水循环系统中起着主导作用(8)。随着社会经济的快速发展，水利工程建设、信息抗旱、水库调度、航运等各个生产部门。对径流分析和预测的准确性有越来越高的要求。结合现代科学理论，研究水资源的合理开发和高效利用以及有效的水旱灾害防治措施，已成为世界各地水利工作者的核心内容。所有这些工作都是基于对水文现象内在规律的研究和掌握。根据水文要素的观测和科学合理的分析，研究水文要素的变化规律，进行水文要素中长期预测。在水资源有限的情况下，提高了水资源的利用效率，最大化了国民经济效益，为流域提供了可靠的水量分配依据空，为流域的经济发展和生态保护提供了重要保障。

1.2国内外研究趋势

水文时间序列是可以按时间顺序观察的样本序列。降雨和径流等水文现象具有一定的复杂性和不确定性。它们受到许多因素的影响，如气候、下垫面、人类活动等。这些因素本身具有不可预测的复杂性。因此，从趋势、周期性和突变性三个方面分析水文时间序列的变化规律是一种理想的研究方法。分析水文现象的变化规律是预测水文因素的基础。

1.2.1径流变化规律的研究现状

目前，对河流径流变化规律的研究大致可分为两个方向。一是分析河流径流量的时间空变化规律。二是分析河流径流的驱动因素，包括驱动因素对河流径流影响的机理分析和各驱动因素对河流径流变化贡献的定量评价。

国内外对径流变化规律的分析和研究成果非常丰富。基于数理统计方法、小波理论、混合纯理论和复杂性理论，从趋势性、周期性、突变性和持久性等方面对径流变化规律进行了分析和研究。

1.2.2径流预报方法的研究现状

水文时间序列是实际观测到的样本。水文预测是根据实测数据信息对未来某一水文状态进行定性或定量预测。水文现象是一个典型的非线性动力系统，它受气候变化、下垫面条件和人类活动等多种因素的影响。然而，径流变化过程更受大气环流、气候变化和下泄等因素的影响。这些因素基本上具有不确定的时变特征，因此径流变化也表现出复杂多变的不确定性，对其变化信息的理解也不完全。因此，在当前的科学技术水平下，很难准确地分析和预测径流变化的现状。然而，气候变化是影响径流变化的最重要因素。同时，它与人类活动、社会经济活动和其他因素相互作用。因此，气候变化的分析和预测非常困难，这也制约了径流变化分析和预测的准确性。

因此，国内外尚无成熟的径流分析预测方法和提高预测精度的研究。它仍在积极探索和不断发展，使其预测结果更接近径流的实际情况。

目前，水文水资源动态预测的方法很多。我国大多数预报工作将水文预报方法分为传统方法和新方法。传统方法主要包括原因分析和水文统计。新方法主要包括灰色系统、模糊分析、小波分析、人工神经网络、混合纯理论、投影寻踪等。

2诺敏流域概况及数据选择

2.1诺敏河流域概况

嫩江支流诺敏河，呼兰河的源头。起源于大兴安岭的一个分支——伊勒胡里山的南麓。在呼伦贝尔联盟，靠近莫利达瓦达斡尔族自治旗尼尔基镇，它被注入嫩江两条贫困线。它是嫩江右岸七条一级支流之一。主要支流是比拉河和格尼河。诺敏流域位于大兴安岭南麓，东经121° 45 \'-124° 35 \'。魏碑是嫩江中游右岸的主要支流，全长448公里，流域面积27983平方公里。诺敏河中游流经内蒙古自治区呼伦贝尔市，下游进入黑龙江省齐齐哈尔市。黑龙江省茶阳农场渠首以下的河流分为东诺敏河和西河。东诺敏河在内蒙古自治区莫里达瓦大哈尔自治州博荣镇以东4.5公里处汇入嫩江，西诺敏河在黑龙江省甘南县东阳镇以南5.16公里处汇入嫩江。

诺敏河流域位于欧亚大陆东海岸，禁忌程度中等偏高。它在中温带属于大陆性气候。冬天寒冷而漫长，春天干燥而多风，夏天炎热而多雨，秋天短暂。多年平均温度约为-1.2摄氏度，多年最高温度为40.1摄氏度，最低温度为-35.4摄氏度。无霜期132d。主要土壤类型有黑土、针叶林土壤、深棕色土壤和腐殖质沼泽土壤。流域内的降雨量每年都有很大差异，而且一年中降雨量的分布极不均匀。雨季主要集中在7月至8月，平均年降雨量约为480毫米

古城子水文站距河口42公里。该断面以上河流长398公里，流域面积25230平方公里，是本文研究的主要区域。

2.2径流数据的选择

选取诺敏流域甘南县古城子水文站为代表站，该站1951-2012年62年实测径流资料，包括年径流资料和月径流资料。

3诺敏流域径流序列统计特征分析........11

3.1年径流的基本统计特征.......11

3.2径流年分布特征.........13

3.2.1年度百分比分布.........13

3 . 2 . 2 14年的不平等分配

4诺敏流域径流序列变化特征分析........22

4.1径流变化趋势分析……22

4.1.1移动平均线……22

4.1.2累积过滤器........22

5基于人工鱼群神经网络的月径流预测方法研究.......46

5.1人工神经网络.......46

5.1.1BP神经网络的基本原理46

5.1.2BP神经网络的实施步骤…… 47

6基于经验模态分解的年径流预测方法研究

6.1基于经验模态分解锡谐波的年径流预测

通过第四章对EMD方法基本理论的介绍，可以看出EMD方法可以逐步分解信号中不同频率的波动或趋势，产生一系列分量，包括原始信号不同时间尺度的局部特征信息和趋势(或均值)分量。这些货币基金组织成分和趋势成分与重建后的原始信号相同，但与原始信号相比，这些货币基金组织成分和趋势成分要简单得多。为此，本文大胆尝试通过对简单分量分别建模，然后叠加，实现复杂信号的模拟和预测。

结论与展望

7.1结论

本文以诺敏流域径流系列为研究对象。在分析其统计特征和一年内年际变化规律的基础上，着重分析了序列的趋势、周期性和突变性，并对月径流和年径流进行了动态预测。主要得出以下结论:诺敏流域年平均径流量为45.36亿m3，变异系数为0.49，偏斜系数为1.26，年径流量呈正态分布，径流分布相对分散。流域年径流分布相对不均匀，年平均月径流不均匀系数为0.969。最大值和最小值分别出现在1998年和1979年。多年平均月径流的完全调整系数为0.406，最大值和最小值分别出现在1991年和1974年。1990-1999年的分布最不均衡。流域径流量年内变化较大，呈现波动上升、波动下降的趋势。年内的分布曲线是单峰的。径流主要集中在7月和8月。最大径流量出现在8月份，占全年径流量的24.65%。最小径流发生在冬季。1月至3月的径流量很小，每月不到1%。11月至次年3月的径流量仅为年径流量的5.5%。主汛期6-9月径流占全年径流的72.53%。流域的径流在高、平、枯水年之间交替变化。

参考文献(省略)